Steuern der Wechselstromfrequenz, die zum Erregen eines Elektromagneten verwendet wird

Wenn es schwierig ist, Ihre Frage zu beantworten, liegt das daran, dass es ein Rätsel ist, sie überhaupt zu verstehen. Ein Pendel ist ein RESONANTES Gerät, bei dem die Frequenz seiner Schwingung hauptsächlich durch seine effektive Länge gesteuert wird. Der einzige Effekt Ihres elektromagnetischen "Kicks" besteht darin, die Energie zu ersetzen, die durch den Luftwiderstand gegen seine Bewegung verloren geht. Jeder Versuch, die Dynamik Ihres Pendels zu beeinflussen, muss eine enorme Kraft erfordern. Was auch immer Ihr Ziel sein mag, mit einem Kegelpendel könnten Sie erfolgreicher sein.

Laut Wikipedia ändert Doubochinskis Pendel die Wechselstromfrequenz nicht. Stattdessen bestimmen die Startbedingungen die stationäre Amplitude.

Wenn Sie das Pendel lediglich mit einem Elektromagneten gleichmäßig schwingen lassen möchten, ist es am einfachsten, den Elektromagneten mit einer Schaltung mit negativem Widerstand anzutreiben. Dadurch wird das Schwingen des Pendels automatisch erfasst und der Strom entsprechend angepasst, um das Pendel gleichmäßig schwingen zu lassen.

Ein schönes und elegantes frühes Beispiel dafür ist ein Tunneldiodenmotor (auch ein Tunneldiodenpendel), der in CL Strongs „The Amateur Scientist“-Kolumne im „Scientific American“-Magazin für Oktober 1965 auf Seite 112 erschien verwendet nur eine Drahtspule für den Elektromagneten, eine Tunneldiode für den negativen Widerstand, zwei Widerstände zum Einstellen der geeigneten Vorspannung für die Tunneldiode und eine 1,5-Volt-Batterie. Die Tunneldiode und der Schwingmagnet legen eine Kombination aus Gleichstrom und Wechselstrom an die Spule an. (Mr. Strong sagt, er habe auch erfolgreich ein Pendel mit der Tunneldiode hergestellt, die mit einer Batterie betrieben wurde, die aus Löschpapier improvisiert, mit Speichel befeuchtet und zwischen einem Nickel und einem Penny eingeklemmt war.)

Heutzutage sind Tunneldioden selten, aber die Tunneldiode kann durch eine einfache Schaltung mit negativem Widerstand ersetzt werden, die aus ein paar FETs oder ein paar Bipolartransistoren mit ein paar Widerständen besteht. Google "Lambda-Schaltung" für verschiedene Beispiele. Ich habe gute Ergebnisse mit der Tunneldiode oder einer Lambda-Schaltung erzielt. Sie können lediglich die Vorspannung ändern, um die Amplitude der Schwingungen zu ändern.

Wenn Sie das Doubochinski-Pendel demonstrieren möchten, können Sie fast jeden Signalgenerator verwenden, wie von einem anderen Responder vorgeschlagen. Solange Sie ein typisches Pendel verwenden, das an einem reibungsarmen Drehpunkt oder an einem Faden hängt und in der Luft schwingt, gibt es nur sehr wenig Energieverlust pro Schwingung, und ein Signalgenerator sollte viel Leistung liefern. Wenn Sie noch keinen Signalgenerator haben, können Sie ein billiges Modell wie einen "1HZ-500KHz DDS Function Signal Generator" verwenden, den Sie von einer Reihe von Online-Anbietern erhalten können. Er ist in 1-Hz-Schritten einstellbar und bietet eine gute Frequenzauflösung bei allen außer den niedrigsten Frequenzen. Sie sagten, Sie möchten keinen 555 verwenden, aber wenn Sie nichts gegen einen IC haben, könnten Sie einen der widerstandsgesteuerten Taktchips verwenden, z. B. von Linear Technology. Bei jedem dieser Schemata

Um ein Pendel am Laufen zu halten, geht es nicht nur darum, die richtige Antriebsfrequenz zu erzeugen. Die Phase des Treibersignals ist von entscheidender Bedeutung.

Der Punkt eines Pendels ist normalerweise, so weit wie möglich frei zu schwingen. Diese Geräte sind auch so konzipiert, dass sie bei jedem Schwung nur sehr wenig Energie verlieren. Anders gesagt, sie sind Filter mit sehr hohem Q. Als solches wollen und müssen Sie nicht ständig das Pendel antreiben. Sie müssen ihm nur in jedem Zyklus gerade genug Schub geben, um das bisschen Energie auszugleichen, das in diesem Zyklus verloren geht. Dies geschieht am einfachsten mit einem kleinen Impuls ein- oder zweimal pro Zyklus. Eine elektronische Analogie ist ein Klasse-C-Verstärker.

Um mechanische Energie hinzuzufügen, muss das Pendel in die gleiche Richtung gedrückt werden, in der es sich bewegt. Da es sich am unteren Ende (in der Mitte) des Schwungs am meisten bewegt, ist dies der logische Ort, um die Energie hinzuzufügen. Eine einfache Möglichkeit, dies zu tun, besteht darin, einen Magneten einzuschalten, kurz bevor das Pendel den Boden erreicht, und ihn dann auszuschalten, wenn es den Boden erreicht. Dies setzt einen einfachen Magneten voraus, der das Pendel anzieht.

Der schwierige Teil ist zu wissen, wann der Magnet eingeschaltet werden muss. Sie könnten eine Art Positionssensor verwenden, wie einen Lichtstrahl. Diese neigen jedoch dazu, erhebliche Energie zu verbrauchen. Ein netter Trick besteht darin, den Elektromagneten im Boden während einer halben Schwingung als Sensor und während der anderen als Antriebsvorrichtung zu verwenden. Da die Pendelperiode genau bekannt sein kann, reicht es aus, ihre Phase einmal pro Zyklus zu messen, um Ihnen zu sagen, wo sich das Pendel jederzeit befindet.

Sie können sogar den Zeitraum zwischen den Erkennungen messen, um geringfügige Schwankungen der Pendelfrequenz zu korrigieren. Ich habe das in einem Spaßprojekt gemacht, bei dem die Pendelperiode zur Temperaturmessung verwendet wurde (der Pendelstab war ein Kupferrohr). Es funktionierte sehr gut, und das Thermometer war erstaunlich empfindlich und genau.

Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten, einen Elektromagneten mit einer variablen Frequenz anzutreiben. Wenn Sie nur einen Banksignalgenerator verwenden möchten, benötigen Sie einen einfachen VERSTÄRKER, um den Elektromagneten anzutreiben. Genau so funktionieren Lautsprecher, Kopfhörer, Ohrstöpsel usw. Abhängig von der Impedanz Ihres Elektromagneten wäre ein herkömmlicher Audioverstärker möglicherweise eine einfache und kostengünstige Lösung.

Um die Leistung des Ausgangs eines Signalgenerators zu verstärken, fügen Sie einfach einen Leistungsverstärker hinzu: dh einen, der die Fähigkeit bietet, sowohl die Spannung als auch den Strom gleichzeitig zu erhöhen. Fragen Sie nach Ratschlägen zum Kauf oder zur Gestaltung einer solchen Einheit?

... kann ich bitte jemanden von Ihnen bitten, diesen Build für mich zu verdummen oder mir eine einfachere Möglichkeit zu geben, dies zu tun ...

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Abbildung 1. Einfacher Versuchsaufbau.

Ich wäre geneigt, einen Testaufbau wie in Abbildung 1 zu bauen.

• Finden Sie eine Signalgenerator-App für Ihr Mobiltelefon.
• Verbinden Sie die Kopfhörerbuchse mit dem Eingang eines ausreichend leistungsstarken Audioverstärkers.
• Finden / wickeln Sie eine Magnetspule mit genügend Widerstand, um das vom Verstärker geforderte Minimum zu erreichen - normalerweise 4 bis 8$\Omega$. Wenn Sie das Gefühl haben, dass sich der Verstärker über die hochinduktive Last beschwert, können Sie einige Ohm Reihenwiderstand hinzufügen, um ihn zu dämpfen.
• Stellen Sie die Signalgenerator-App auf „Sinus“-Ausgang und erhöhen Sie die Lautstärke allmählich, wobei Sie die Spulen- und Verstärkertemperatur auf Probleme überwachen.

Möglicherweise möchten Sie die Induktorspannung oder den Strom messen, um die Konsistenz sicherzustellen, wenn Sie die Frequenz variieren.